什么是氧动力汽车
氢氧发动机是利用电解水产生的氢气和氧气再次结合反应,原理就相当于原电池,产生的电能带动电机转动,从而提供动力。一个南非的公务员,自己DIY做了个电解水产生氢氧的装置,然后靠点燃氢氧来驱动摩托车,一桶水可以跑500KM。有没有一点小激动?
我们来看看电解水原理:2H2O=2H2+O2;最为理想的情况下,能量是不损失的,付出了等量的电产出了可以产生等量能量的氢和氧,燃烧,又产出了这么多的能量。然而,实际情况下环节越多,能量的损失也就越大。电解在燃烧这两个环节的效率就很堪忧了。
我国的氢氧发动机虽然在上世纪70年代就开始研制,但至今仅有两种小型氢氧发动机YF-73和YF-75投入使用,最大推力不过8吨。YF-77虽然已经定型投产,但其50吨的推力在各国的氢氧发动机中仍然属于推力较小的型号。因此,研发新一代大推力氢氧发动机是中国航天工业下一步的重要目标。
国防方面,潜艇在水下航行时,没有空气,不能用柴油机带动,这时就用蓄电池给潜艇提供动力。而潜艇在水上航行时,柴油机不仅提供动力,还要带动发电机,给蓄电池充电。氢氧燃料电池目前就是潜艇蓄电池的研究方向。因为这种电池清洁、环保,不像铅蓄电池有污染。火箭上的氢氧发动机就是利用液态氢和液态氧燃烧,产生大量的高温水蒸气来提供推力。氢氧燃料电池原理:h+移向带负电的阴极(与电源负极相连),得到电子发生还原反应。阴极:4h+4e-=2h2;oh-移向带正电的阳极(与电源正极相连),失去电子发生氧化反应。阳极:4oh-+-4e-=2h2o。
可喜的是,日前,从海外传来消息,全新氢燃料电池动力车将在日本国内率先上市,随后在美国和欧洲国家陆续上市。Mirai的动力系统配置了氢燃料电池组(fuel-cellstack)以及一组电动马达,将汽油发动机的所扮演的发电角色,换成氢燃料电池。它配置了氢燃料电池组(fuel-cellstack)以及一组电动马达,让单位能量密度拥有十分亮眼的表现,同时因为体积大幅减少,在运送过程时也能更加便利。此外,它在动力上也不弱,Mirai的最大马力为153Ps(113Kw)、最大扭矩335N·m,10秒内可以完成百公里加速,完全能够应付平常的行车需求。
还有一家名为“基尼派克斯”的日本公司在大阪发布了他们的最新研究成果—水燃料电池车,据该公司声称,这辆车有可能是全球首辆能够直接将水燃料转化为电力的汽车。它配置了氢燃料电池组(fuel-cellstack)以及一个特制的箱子,就是汽车的能量发生器。只要将一定量的水注入到其中,这个能量发生器就会从水中分离出氢,之后再经历一系列的处理之后,就可以最终产生驱动车辆的电力。该公司声称这项技术对于水质没有特殊要求,无论是清水、河水、雨水、海水,甚至茶水都可以作为“水燃料”。
氢燃料电池是一种利用氢气与氧气发生化学反应产生电能的装置,其原理是通过电化学反应将氢气和氧气转化为电能,再通过电动机驱动机械运转,从而提供动力。氢燃料电池的优点是环保,因为氢气与氧气反应产生的唯一副产品是水,同时氢气的能量密度很高,比汽油高出很多倍。
新一代氢氧发动机研制取得新进展。2001年12月是个值得永久纪念的日子,中国大推力氢氧发动机研制立项获得批复,发动机关键技术攻关全面展开。2012年8月17日,北京101所试验区传来震撼人心的消息,我国所设计的大推力氢氧发动机500秒长程热试车取得圆满成功。新一代大运载CZ-5火箭芯一级采用大推力氢氧发动机作为主动力装置,发动机于2002年立项研制,历经十年艰苦攻关,目前,发动机关键技术全部突破,累计试车22000秒。此次试车成功标志着2014年CZ-5火箭首飞发动技术状态已经确定,为后续投产奠定了坚实基础。随着空间技术和空间应用的发展,国家开始着手论证新一代运载火箭方案,包括“一个系列,两种发动机,三个模块”。大推力氢氧发动机便是其中的一种。
涡轮泵是发动机的心脏,是研制难度最大的组件之一,北京11所组织召开了一个跨行业的技术研讨会,确定了工作方案。发动机零部件结构复杂,设计人员齐心协力,集智攻关突破了氢/氧变螺距泵诱导轮、氢/氧高扬程多级泵等10多项关键技术,首次在发动机大尺寸、高低温、高压、高转速、高功率密度方面集于一体,代表着运载火箭先进动力发展方向。新一代氢氧发动机具有“高能、零污染”的优点,是运载火箭先进动力发展方向之一。
氢氧发动机研究困难重重。氢氧发动机的成功点火不仅具有高能、零污染的优点,而且比冲量大,但目前还存在一些技术难题。氢气和氧气的化学反应会产生大量的高温水蒸气,从而影响发动机的性能。因此,氢氧发动机的研发需要在技术上不断突破,以提高其性能和效率。
随着燃料电池技术的发展,水燃料汽车的研究也取得了长足的进展。一些公司和科研机构已经开始研制可以直接将水转化为电力的汽车,这种汽车将彻底改变人们对汽车能源的认识。未来,水燃料汽车将可能成为一种更加环保、高效、经济的新型汽车,成为汽车工业的重要发展方向。
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